离子注入技术在半导体器件制造中的应用与发展

早在20世纪50年代初美国贝尔实验室就开始研究用离子束轰击技术来改善半导体特性。1954年Shockley提出采用离子注入技术能够制造半导体器件。1961年，第一个实用离子注入器件硅粒子探测器诞生。从此运用离子注入技术陆续制成不同类型的半导体器件，同时离子注入工艺和设备也不断发展和更新，对离子注入基础理论、工艺和设备的研究也不断深入。

目前，离子注入技术、工艺和设备已被广泛地运用于集成电路、半导体器件制造流程中，成为其中主要的和不可缺少的工序。离子注入技术还被运用于金属表面的改性，提高金属材料的耐腐蚀和耐磨性能；并且运用于超导研究中，通过离子注入来提高超导材料的临界温度Tc。

在集成电路和半导体器件生产中，离子注入技术有着常规掺杂工艺所不具备的优点，主要表现在：①用离子注入技术注入的杂质不受靶材溶解度的限制；②可精确控制掺杂计量和深度；③不会产生用热扩散方法所导致的横向扩散；④可低温制造；⑤可大面积掺杂且均匀；⑥掺杂源简单且掺杂物纯度高；⑦利用高能量离子注入可进行透过掩蔽层掺杂或深层掺杂；⑧适用于大批量和自动化生产。(www.xing528.com)

就目前集成电路制造而言常用的离子注入可分为三类：中电流（medium current）离子注入、高电流（high current）离子注入和高能量（high energy）离子注入。中电流离子注入离子束电流范围在微安培（μA）和毫安培（mA）之间，注入剂量低于1014ions/cm2（1011～1013ions/cm2），主要用于n+和p+的注入，也可用于元件阈值电压的调整。高电流离子注入其离子束电流可达20mA，剂量大于1014ions/cm2，可用于元件源极注入。高能量离子注入其能量范围从数百keV到MkeV，可透过掩蔽层作深层掺杂。